Moniteurs physiologiques
Équation 2 Équations pour le calcul des signaux de référence selon les 3 cas
Ird Srd Nrd Iir Sir Nir Srd raSir Nrd rvNir
r : ratio_ densité_ optique
ra: ratio_ densité_ optique_ artériel rv: ratio_ densité_ optique_ veineux
Signal_ de_ référence: N'(r) Ird rIir Cas_1: r ra,rv N'(r) ra r Sir rv r Nir Cas_ 2 : r rv N'(rv) ra rv Sir Cas_ 3 : r ra N'(rv) rv ra Nir
À la figure 26, un processus d’annulation de signal (Cas 1) pour un ratio de densité optique correspondant à une saturation de 36% est observé. Pour une SpO2 de 36%, le signal de référence calculé (en mauve), est assez similaire au signal physiologique provenant de la lumière rouge (en rouge, Ird). Ces deux signaux étant très similaires s’annulent efficacement à l’intérieur du suppresseur de bruit adaptatif, occasionnant un signal de sortie avec une faible puissance dans la transformée DST.
Figure 26 - Exemple de signal de sortie obtenu pour le Cas 1
À la figure 27, un processus d’annulation de signal (Cas 2) pour un ratio de densité optique correspondant à une saturation de 60% est observé. Pour une SpO2 de 60%, le signal de référence calculé (en rouge), est assez différent du signal physiologique provenant de la lumière rouge (en rouge, Ird). Ces deux signaux occasionnant un signal de sortie avec une forte puissance dans la transformée DST puisque qu’ils ne se sont pas annulés.
Figure 27 - Exemple de signal de sortie obtenu pour le Cas 2
À la figure 28, un processus d’annulation de signal (Cas 3) pour un ratio de densité optique correspondant à une saturation de 95% est observé. Dans ce cas particulier, le signal de référence est véritablement le signal de référence. Pour une SpO2 de 95%, le signal de référence calculé (en bleu), est assez différent du signal physiologique provenant de la lumière rouge (en rouge, Ird). Ces deux signaux occasionnant un signal de sortie avec une forte puissance dans la transformée DST puisque qu’ils ne se sont pas annulés.
Pour chaque valeur de ratio de densité optique choisi, le signal de référence correspondant est calculé et ensuite traité par le suppresseur de bruit adaptatif.
Dans le Cas 1, le signal de sortie correspondant contient peu de puissance tandis que pour les Cas 2 et 3, les signaux de sortie correspondants vont contenir une quantité significative de puissance. La puissance de sortie du suppresseur de bruit adaptatif représente la probabilité que le ratio de densité choisi ou sa saturation correspondante soit présent dans le signal physiologique.
En résumé, le processus utilisé par Masimo SET pour déterminer la saturation artérielle est la suivante :
1) Retrouver tous les ratios de densité optique qui correspondent aux saturations en oxygène de 1% à 100%;
2) Calculer le signal de référence pour chacun de ces rapports de densité optique;
3) Mesurer la puissance de sortie du suppresseur de bruit adaptatif pour chaque signal de référence;
4) Identifier le pic approprié dans la transformée de la DST qui correspond à la saturation artérielle en oxygène (la plus grande valeur de SpO2)
Au final, l’algorithme de Masimo SET qui est indépendant de l’algorithme de la fréquence du pouls, est en mesure de calculer la saturation en oxygène artérielle sans avoir à avoir extrait ou déterminé des impulsions discrètes dans les données physiologiques. L’algorithme de Masimo SET est également en mesure de surveiller la saturation en oxygène artérielle et la fréquence du pouls même si les mouvements se produisent avant que l’oxymétrie de pouls soit mis en marche.
La compagnie GE n’offre pas ce que l’on pourrait appeler de « solution propriétaire » pour la lecture de l’oxymétrie de pouls et donc offre à ses clients le choix entre Masimo et Nellcor.
NOTE : Les moniteurs physiologiques présentement utilisés sur l’unité de néonatalogie,
excluant les moniteurs physiologiques portatifs, sont ceux du modèle Solar 8000 de la compagnie General Electric (GE). Les options présentées sont actuellement offertes pour ce modèle. Les moniteurs utilisent la technologie de la compagnie Masimo, Masimo SET.
Présentation des technologies de la compagnie Philips
[42, 45]
Il est possible de retrouver chez les plus récents moniteurs physiologiques comme le moniteur patient IntelliVue de Philips ce qu’on appelle la surveillance des événements. Les événements sont des « enregistrements électroniques d’épisodes survenus dans l’évolution de l’état du patient » qui peuvent être déclenchés manuellement ou bien configurables afin qu’ils se déclenchent automatiquement lors de situations cliniques prédéfinies. Le déclenchement d’un événement survient lorsqu’une combinaison de conditions programmées (dont une ou plusieurs situations d’alarmes peuvent faire partie) est détectée par le moniteur physiologique. Un épisode d’événement correspond à des
« » qui sont mémorisées, c’est-à-dire que
l’épisode comprend des informations débutant à un moment défini avant le déclenchement de l’événement (heure pré-événement) en plus d’informations sur le moment de l’épisode survenu après l’événement (heure post-événement) (figure 29).
Figure 29 – Épisode d’événement
En fonction du niveau de surveillance des événements disponibles sur le moniteur, les informations mémorisées pour chaque événement sont en mesure d’inclure :
Les courbes de quatre mesures (maximum) au choix selon le type d’épisode;
Les paramètres vitaux, sous forme de valeurs numériques, de toutes les mesures surveillées ;
Toutes les conditions d’alarmes actives lorsque l’épisode d’événement a été déclenché ;
Toutes les annotations liées à l’événement.
Il est possible de naviguer dans la base de données des événements afin de visualiser certains événements rétrospectivement et de les documenter dans un dossier ou un rapport accompagné du nom du patient, du libellé du lit ainsi que de la date et de l’heure de survenue de l’événement.
Pour ce qui est du déclenchement des événements, il est possible de déclencher une saisie d’événement manuellement comme par exemple lorsque l’utilisateur tient à enregistrer l’état d’un patient avant un acte ou bien de configurer le moniteur afin que les événements se déclenchent automatiquement, comme cela peut être le cas lorsque des valeurs de paramètres vitaux dépassent certains seuils prédéfinis ou qu’une mesure ou une procédure particulière est réalisée. Dans le cas où il y a plus d’un déclenchement
d’événement disponible pour les mesures du groupe d’événements actif dans le moniteur, la condition de déclenchement peut être d’un paramètre minimum, de deux paramètres minimum, de trois paramètres minimum ou bien de quatre paramètres (figure 30).
Figure 30 - Différentes conditions de déclenchement pouvant être choisies par l’utilisateur pour déclencher l’enregistrement d’un événement ou déclencher une alerte
Où les chiffres de la figure 30 représentent: 1) Une seule condition
2) Deux conditions 3) Trois conditions 4) Toutes les conditions 5) 4 paramètres
6) 3 paramètres minima 7) 2 paramètres minima 8) 1 paramètres minima
Si l’utilisateur décide de ne prendre comme condition de déclenchement qu’un paramètre minimum, ce qui correspond à ‘au moins un paramètre de mesure’, alors le moniteur va lancer une capture d’événement si un déclenchement se produit dans l’une des mesures physiologiques de ce groupe d’événements. Si la condition est de trois
paramètres minimum, le moniteur capture les événements lorsqu’au moins trois seuils de déclenchement des mesures physiologiques de ce groupe d’événements ont été dépassés. De plus, avec l’option Condition optimisée, il est possible de sélectionner un nombre minimum de conditions de déclenchement en plus de définir exactement ces conditions de déclenchement. Ainsi, l’option de deux paramètres minimum déclenche la capture d’un événement si une condition de déclenchement survient sur deux mesures de ce groupe d’événement. D’un autre côté, avec l’option Condition optimisée, il est possible d’indiquer qu’un événement ne doit être capturé que lorsque les conditions de déclenchement surviennent sur les mesures de fréquence cardiaque et de SpO2.
L’aspect particulièrement intéressant avec la surveillance des événements est l’option de notification des événements18. Il y a la possibilité d’être notifié de la détection d’un événement, soit pour les événements non critiques ou moyennement critique et les alarmes critiques nécessitant l’attention immédiate des soignants. Pour se faire, chaque groupe d’événement peut être défini par un certain type de notification variant en fonction de la gravité de la condition de l’événement. La notification peut prendre deux formes. La première est sous forme d’un message d’état accompagné d’une tonalité et la deuxième est une notification d’alarme *, ** ou *** standard19
. Ces alarmes d’événements sont gérées exactement comme les alarmes de mesure ; elles peuvent être neutralisées et elles sont également suspendues lorsque toutes les alarmes sont suspendues. L’option de notification d’alarmes d’événements n’est à utiliser que pour les événements dont la gravité est comparable à celle des alarmes de mesure standard pour éviter toute confusion due à un trop grand nombre d’alarmes. De plus, la notification sous forme d’alarme n’est pas disponible lorsque la condition de déclenchement est d’un paramètre minimum.
18
La notification d’événements n’est disponible qu’avec la surveillance avancée des événements. 19
Les astérisques (*) affichés à côté du message d’alarme correspondent au niveau de priorités de l’alarme : *** pour les alarmes rouges (les plus critiques), ** pour les alarmes jaunes, * pour les alarmes jaunes brèves. Les déclenchements non accompagnés d’astérisques correspondent aux déclenchements définis par l’utilisateur.
Un exemple de déclenchement d’alarme pour la néonatalogie est l’exemple de l’Oxy-CRG [46]. L’Oxy-CRG (oxy-cardiorespiratory) pour un bébé en néonatalogie, combine les tendances compressées du rythme cardiaque, la respiration, les niveaux d’oxygénation, dans un format d’affichage facile à interpréter pour les moniteurs physiologiques de Philips. Également, Oxy-CRG est un indicateur de l’efficacité de la respiration et de la maturité du cerveau. L'algorithme Oxy-CRG facilite l'évaluation plus complète de l'état du patient en:
Permettant l'examen des six dernières minutes d'information Oxy-CRG; Aidant à détecter les situations critiques, y compris les épisodes d'apnée,
l'apnée obstructive, l'apnée mixte, la respiration périodique et la respiration perturbée;
Permettant l’enregistrement Oxy-CRG de documents justificatifs de 1, 2 ou 3cm/min.
NOTE
Le groupe d’événements
• surveille les signaux du patient afin de détecter les déclencheurs d’événements ; • désigne les courbes qui sont enregistrées dans les données d’événement.
Dans la surveillance de base des événements, un seul groupe d’événements peut être actif à la fois. Avec la surveillance avancée des événements, les six groupes peuvent être actifs simultanément. Les groupes d’événements actifs surveillent les déclenchements d’événements.
Comme c’est le cas pour le fournisseur GE, le fournisseur Philips offre un algorithme intelligent pour gérer les alarmes pour l’oxymétrie de pouls et quelques autres paramètres comme la fréquence cardiaque, la respiration et l’etCO2. Dans le cas de Philips, leur option pour le SpO2 s’appelle « SmartAlarmDelays » (délais d’alarme intelligents) et doit être activée manuellement pour être fonctionnelle.
La SpO2 qui offre des alarmes de limites hautes et basses en plus d’une alarme de désaturation à priorité élevée20 permet également une utilisation d’un délai d’alarme. Le délai d’alarme peut être configuré sur une valeur fixe (entre 0 et 30 secondes) ou le moniteur peut être configuré de façon à appliquer un délai en fonction d’un algorithme intelligent : l’option « SmartAlarmDelays » qui décrit le fonctionnement des alarmes.
Au niveau des « SmartAlarmDelays », il est possible de configurer le moniteur afin que celui applique un certain délai avant de signaler le dépassement d’une limite d’alarmes pour le SpO2. Ce délai est calculé à l’aide d’un algorithme intelligent et est conçu pour de supprimer les alarmes qui surviennent suite à un léger dépassement d’un seuil limite ou bien durant une brève période de temps. Les facteurs dont l’algorithme tient compte lors du calcul du délai sont :
la mesure dans laquelle une limite est dépassée ; la durée du dépassement ;
la vitesse à laquelle les valeurs évoluent lors du dépassement de la limite.
Ainsi, si la valeur mesurée par le moniteur se met à augmenter ou à diminuer très rapidement, une alarme va se déclencher dans un délai très bref. Dans le cas où la valeur mesurée se produit lentement, le délai écoulé avant le déclenchement de l’alarme va être plus long. Puis dans le cas où le changement de valeur s’effectue lentement et uniquement sur une courte période de temps, il est possible qu’aucune alarme ne se déclenche.
Pour illustrer le fonctionnement des délais d’alarmes intelligents, voici les exemples suivants (figures 31, 32). Pour tous ces exemples, la limite basse de SpO2 utilisée est de 90%.
20 Il n’est pas possible de configurer la limite basse d’alarme au-dessous de la limite d’alarme de
Figure 31 – Exemple 1 et 2 du fonctionnement des délais d’alarmes intelligents
Figure 32 - Exemple 3 du fonctionnement des délais d’alarmes intelligents
Dans l’exemple 1, on observe une chute rapide de la valeur de SpO2 et que la limite basse de 90% est dépassée au point a. Puis au point b, la valeur arrive dans la zone foncée qui est la zone des critères du « SmartAlarmDelays ». Il y a alors déclenchement de la limite basse. Ainsi, le délai entre le dépassement de la limite et le déclenchement de l’alarme est assez court, ce qui correspond à la distance entre les points a et b.
Dans l’exemple 2, on observe une chute plus lente de la valeur de SpO2 et que la valeur passe en dessous de la limite basse de 90% au point c. Puis au point d, la valeur arrive dans la zone foncée qui est la zone des critères du « SmartAlarmDelays ». Il y a alors déclenchement de la limite basse. Ainsi, le délai entre le dépassement de la limite et le déclenchement de l’alarme est plus long, ce qui correspond à la distance entre les points c et d.
À l’exemple 3, la valeur de SpO2 chute lentement en dessous de la limite d’alarme basse puis remonte au-dessus de la limite suite à un court laps de temps. On observe que la valeur n’atteint jamais la zone foncée, la zone des critères du « SmartAlarmDelays » et donc aucune alarme ne se déclenche. Néanmoins, si une limite est légèrement franchie pour une longue période de temps, une alarme va se déclencher. Pour ces cas, il existe un délai maximum de temps après lequel une alarme va se déclencher.
Pour s’adapter aux différents niveaux de stabilité du patient, il existe trois réglages différents pour le « SmartAlarmDelay », soit Court, Moyen et Long, pour trois zones foncées différentes. Le réglage dit Court garantit une réponse rapide à l’évolution de l’état des patients moins stables. Le délai n’est alors prolongé que pour les petites déviations des limites, n’excédant pas plus que 2% de la limite fixée. Les réglages Moyen et Long prolongent davantage le délai afin d’éviter les alarmes non nécessaires pour des patients dont l’état est plus stable. Pour le réglage Moyen, le délai est prolongé pour les déviations des limites allant jusqu’à 4% tandis que pour le réglage Long, le délai est prolongé pour les déviations des limites allant jusqu’à 9%. Au départ, le délai par défaut est de 10sec lorsqu’aucun délai n’est prolongé. Cependant, dès que pour l’un des trois réglages le pourcentage de déviation dépasse les seuils de 2%, 4% et 9% respectivement, le délai par défaut est utilisé pour qu’une alarme se déclenche.
Tableau 4 – Différentes options de délais selon la déviation (pourcentage) et les réglages choisis Déviation par rapport la
limite d’alarme dépassée Délai d’alarme résultant
Court Moyen Long
1% 25 sec (délai max) 50 sec (délai max) 100 sec (délai max)
2% 12 sec 25 sec 50 sec
3% 10 sec 16 sec 33 sec 4% 12 sec 25 sec 5% 10 sec 20 sec 6% 16 sec 7% 14 sec 8% 12 sec 9% 11 sec >9% 10 sec
Pour ce qui est du délai pour l’alarme de désaturation21
, il correspond au temps passé par la valeur moyenne de SpO2 en dessous de la limite avant qu’une alarme ne soit déclenchée. Dans ce cas-ci, le délai par défaut est mis à 20 sec et est indépendant du SmartAlarmDelay.
Présentation des technologies de la compagnie Spacelabs
[47]
En ce qui concerne le fournisseur Spacelabs, il existe des solutions intelligentes pour les alarmes associées à l’oxymétrie de pouls pour leurs moniteurs physiologiques. Il est possible d’utiliser un retard d’alarme d’oxymétrie de pouls en fonctions des valeurs par défaut définies. Les retards d’alarme par défaut sont de 15 sec et 20 sec pour les retards d’alarme et les retards d’alarmes de message respectivement. Un message est un message d’état qui indique des problèmes ou des situations pouvant affecter la précision des valeurs de surveillance22. Il n’y a par contre pas d’algorithme dit propriétaire pour l’oxymétrie de pouls.
Il est à noter que les technologies Masimo SET et Nellcor OxiMax sont elles aussi offertes pour les moniteurs physiologiques de Spacelabs. La technologie de Nellcor a les mêmes fonctionnalités que celles présentées dans la section portant sur la technologie Nellcor de la section Présentation des technologies de la compagnie GE. Il est à noter que dans cette option du Sat-Seconds, si un seuil d’alarme est dépassé trois fois ou plus en 60 secondes, une alarme est déclenchée même si le seuil de Sat-Seconds n’a pas été atteint. L’algorithme de Masimo est lui aussi présentée dans la section de GE.
21 L’alarme de désaturation est une alarme de haute priorité signalant toute chute de saturation en oxygène
potentiellement létale. Il n’est pas possible de configurer la limite basse d’alarme au-dessous de la limite d’alarme de désaturation.
22
Lorsqu'un message d'état apparaît, la valeur de saturation et la fréquence du pouls se transforment immédiatement en ??? (trois points d’interrogation). Selon la configuration du module, une alarme peut se produire. Selon la configuration et l'option achetées, il est possible que cette alarme se produise seulement après l'écoulement du temps de retard d'alarme de message.
Présentation des technologies de la compagnie Dräger
En ce qui concerne la compagnie Dräger, les algorithmes pour l’oxymétrie de pouls offerts sont celui du Masimo SET, celui de Nellcor OxiMax et la solution OxiSure propre à la compagnie et est la seule à avoir intégré le Masimo rainbow SET. Les algorithmes de Masimo et de Nellcor ont précédemment été présentés.
En ce qui concerne l’algorithme pour l’oxymétrie de pouls OxiSure [19] aide à améliorer le problème des fausses alarmes et des lectures de SpO2 non fiables en filtrant les artéfacts. Il apparaît dans la lignée des moniteurs physiologiques Infinity, mais n’est plus utilisé avec le nouveau système IACS (Infinity acute care system). Dräger utilise maintenant les algorithmes de Nellcor (OxiMax) et de Masimo (SET). L’algorithme OxiSure est présenté dans l’éventualité où lors de l’achat des nouveaux moniteurs physiologiques, des moniteurs de la ligné d’Infinity soient considérés.
Le moyen utilisé par OxiSure pour éliminer les fausses alarmes et améliorer la précision est la filtration du bruit dans le signal à l’aide de la technique de la transformée de Fourier (FFT). En premier, la technologie utilise la partie de l’onde R du signal ECG du patient pour établir une fréquence cardiaque précise. Ensuite, en se basant sur cette mesure, OxiSure adapte la bande d’une analyse de la FFT pour la centrer sur la fréquence cardiaque; il y a alors conversion du signal du domaine temporel au domaine fréquentiel. Seuls les signaux provenant du capteur d’oxymétrie qui sont dans la bande de fréquence du filtre sont alors traités. Étant donné que la bande de fréquences FFT d’OxiSure est inférieur à la plage de 4.5Hz23 de variation de fréquence cardiaque généralement rencontrée, OxiSure arriver à éliminer plus facilement et de manière fiable les artéfacts produits par les signaux des LED rouge et infrarouge tout en déterminant la véritable valeur de fréquence du pouls et de la saturation. À noter qu’OxiSure est compatible avec les capteurs de Nellcor et de Masimo. Au final, combiner le signal ECG avec OxiSure est ce qui permet d’obtenir une bonne précision et fiabilité dans la lecture du signal sans qu’il n’y ait de lacunes ou altérations dans les données. Les fausses alarmes sont donc
23 Les fréquences cardiaques de patients se retrouvent généralement entre 30 et 300 battements par minute